L’invention concerne un ensemble comprenant une capsule destinée à recevoir une substance pour la préparation d'une boisson et un opercule de fermeture de ladite capsule après chargement de ladite substance.

On connaît des capsules comprenant un corps pouvant être fabriqué en matière plastique ou en matériau ductile tel que l’aluminium, ledit corps présentant une paroi latérale bordée de part et d’autre par un fond et par un rebord entourant une ouverture dudit corps, l’opercule étant destiné à être associé audit rebord pour venir recouvrir l’ouverture.

Ainsi, après chargement de la substance et avant la préparation de la boisson, l’opercule permet d’assurer une fermeture étanche de la capsule, notamment en formant une barrière contre l’oxygène et l’humidité, afin de pouvoir conserver les caractéristiques organoleptiques de la substance.

De telles capsules sont notamment destinées à la préparation d’une boisson chaude de type café, thé ou infusion. Pour ce faire, une capsule est installée dans le logement d'une machine prévue à cet effet, où elle est tenue par un piston pendant le passage d’un liquide extracteur, par exemple de l’eau chaude, à travers elle et la substance qu'elle contient, après le perçage de son fond par les picots dudit piston.

En particulier, l’écoulement de la boisson au travers de l’ouverture nécessite la rupture de l’opercule qui est réalisée conjointement par la pression du liquide extracteur dans la capsule et par le plaquage de l’opercule sur une grille de la machine au moyen du piston.

Les réalisations connues ne permettent pas d’obtenir un bon compromis entre la pression à exercer, qui ne doit pas être trop importante pour la qualité de la boisson, et l’étanchéité de l’opercule qui doit être suffisante, et ce notamment en relation avec un opercule biodégradable et/ou compostable.

En effet, un opercule trop résistant nécessite une mouture plus grossière de la substance pour augmenter la pression mais conduit à une boisson trop aqueuse, et un opercule trop facilement déchirable ne confère pas la friction suffisante pour la qualité de la boisson extraite au travers dudit opercule, notamment en limitant la formation de mousse pour un café.

L’invention vise à perfectionner l’art antérieur en proposant notamment un opercule qui présente de bonnes propriétés d’étanchéité, notamment à l’oxygène et à l’humidité, tout en pouvant être rompue de façon optimale relativement à la qualité de la boisson préparée, ledit opercule pouvant en outre être avantageusement biodégradable et/ou compostable.

A cet effet, l’invention propose un ensemble comprenant une capsule destinée à recevoir une substance pour la préparation d'une boisson, ladite capsule comprenant un corps présentant une paroi latérale bordée de part et d’autre par un fond et par un rebord entourant une ouverture dudit corps, ledit ensemble comprenant un opercule destiné à être associé au rebord pour venir recouvrir l’ouverture après chargement de la substance dans la capsule, l’opercule présentant au moins une couche externe destinée à être disposée à l’opposé de l’ouverture et une couche interne destinée à être disposée entre le rebord et la couche externe, lesdites couches étant associées l’une sur l’autre, les couches étant réalisées en matériau fibreux en présentant chacune une masse surfacique et un taux de transmission d’oxygène, la masse surfacique de la couche externe étant inférieure à la masse surfacique de la couche interne, le taux de transmission d’oxygène de la couche interne étant inférieur au taux de transmission d’oxygène de la couche externe.

D’autres particularités et avantages de l’invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles : - la figure 1 représente en perspective éclatée un ensemble selon un mode de réalisation de l’invention ;

- la figure 2 représente en perspective écorchée la structure d’un opercule selon un mode de réalisation de l’invention ;

- les figures 3a et 3b représentent, lors de respectivement une étape d’utilisation dans une machine d’extraction d’un ensemble selon l’invention, la disposition dudit ensemble par rapport à la grille de ladite machine ;

- la figure 4 est une vue schématique en coupe du plaquage d’un opercule selon l’invention sur la grille d’une machine d’extraction.

En relation avec ces figures, on décrit ci-dessous un ensemble comprenant une capsule 1 destinée à recevoir une substance pour la préparation d’une boisson.

La capsule 1 comprend un corps pouvant être fabriqué en matière plastique ou en matériau ductile tel que l’aluminium, ledit corps présentant une paroi latérale 2 bordée de part et d’autre par un fond 3 et par un rebord 4 entourant une ouverture 5 dudit corps.

En relation avec la figure 1 , le corps de la capsule 1 présente une géométrie de révolution autour d’un axe central formant une paroi latérale 2 qui s’inscrit globalement dans un tronc de cône à génératrice droite entre le fond 3 et le rebord supérieur 4.

Dans le mode de réalisation représenté, en relation avec un corps de capsule 1 réalisé par moulage d’un matériau plastique, le fond 3 comprend une ouverture centrale 6 destinée à être recouverte par un opercule inférieur pour former la capsule, ledit opercule étant destiné à être percé par les picots du piston de la machine lors de la préparation d’une boisson. En particulier, le fond 3 comprend une couronne supérieure 3a reliée au bord inférieur de la paroi latérale 2 tronconique. Le fond 3 comprend en outre un croisillon 7 qui présente un moyeu central 8 relié à la couronne supérieure 3a par trois branches 9. Les branches 9 sont incurvées vers le haut de manière à entrer dans le volume intérieur de la capsule 1 en étant écartées du fond 3 d’une distance suffisante pour éviter tout contact avec les picots du piston lors de l’utilisation de ladite capsule pour préparer une boisson.

En relation avec la figure 1 , le rebord supérieur 4 présente une paroi inférieure 4a dont le bord extérieur libre est bordé par une couronne 10 de rigidification, et dont la portion intérieure, qui est reliée au bord supérieur de la paroi latérale 2, comprend des couronnes 11 d’étanchéité telles que décrites dans le document EP-2966 006.

Le rebord supérieur 4 présente une paroi supérieure 4b lisse sur laquelle un opercule 12 est destiné à être associé. En particulier, l’ouverture 5 permet de charger la substance dans le volume de stockage défini dans le corps de la capsule 1 , ladite ouverture étant fermée par l’opercule 12 après ledit chargement.

Ainsi, l’opercule 12 permet d’assurer une fermeture étanche de la capsule 1, notamment en formant une barrière contre l’oxygène et l’humidité, afin de pouvoir conserver les caractéristiques organoleptiques de la substance stockée avant son utilisation.

En particulier, la capsule 1 est destinée à la préparation d’une boisson chaude de type café, thé ou infusion. Pour ce faire, la capsule 1 peut être disposée dans le logement d'une machine prévue à cet effet, afin d’y être tenue par un piston muni de picots pour percer le fond 3 de ladite capsule. En outre, le fond 3 est traversé par au moins une broche pour injecter du liquide extracteur, notamment de l’eau chaude, dans la substance contenue dans la capsule 1.

Lors de la disposition de la capsule 1 dans le logement de la machine, le bord périphérique du piston (non représenté) appui sur la paroi inférieure 4a du rebord supérieur 4 en limitant les fuites lors de l’injection du liquide extracteur dans la capsule 1. En particulier, notamment pour un corps réalisé en matériau ductile, la paroi inférieure 4a peut être équipée d’un anneau d’étanchéité, par exemple réalisé en matériau élastomère ou en matériau fibreux.

Ainsi, par la pression du liquide extracteur dans la capsule 1 , l’opercule 12 peut être rompu pour permettre l’écoulement de la boisson au travers de l’ouverture 5, la machine comprenant notamment un collecteur dudit écoulement pour le distribuer dans un récipient pour la boisson.

De façon conventionnelle, la machine comprend une grille 13 qui surmonte le collecteur, le piston étant agencé pour plaquer l’opercule 12 sur ladite grille lors de l’extraction. Ainsi, en prévoyant que la grille 13 présente des picots saillants 14 et que le piston exerce un effort de plaquage suffisant, l’opercule 12 peut être fragilisé préalablement à l’injection du liquide afin de pouvoir diminuer la pression nécessaire à sa rupture.

L’opercule 12 présente au moins une couche externe 12a destinée à être disposée à l’opposé de l’ouverture 5 et une couche interne 12b destinée à être disposée entre le rebord 4 et la couche externe 12a, lesdites couches étant associées l’une sur l’autre.

De façon avantageuse, l’opercule 12 comprend une couche de scellage 12c sur le rebord 4, ladite couche de scellage étant associée sur la couche interne 12b à l’opposé de la couche externe 12a. La couche de scellage 12c peut être adaptée au scellage à chaud et/ou à froid.

En relation avec la figure 2, chacun des couches 12a, 12b, 12c de l’opercule 12 sont associées par un film de colle 15. Selon une réalisation, un adhésif biodégradable, par exemple à base d’amidon de maïs, peut être utilisé afin de faciliter l’élimination par compostage des déchets générés par la capsule 1 .

Les couches interne 12b et externe 12a sont réalisées en matériau fibreux, en présentant chacune une masse surfacique et un taux de transmission d’oxygène, la masse surfacique de la couche externe 12a étant inférieure à la masse surfacique de la couche interne 12b, le taux de transmission d’oxygène de la couche interne 12b étant inférieur au taux de transmission d’oxygène de la couche externe 12a.

Ainsi, l’opercule 12 permet de combiner une couche interne 12b présentant une masse surfacique élevée et une étanchéité à l’oxygène suffisante pour la fonction de barrière, avec une couche externe 12a de masse surfacique plus faible et sans fonction barrière spécifique, dans lequel la fragilité d’une couche interne 12b d’épaisseur limitée peut être compensée par l’épaisseur de la couche externe 12a.

Par ailleurs, la demanderesse a constaté que la mise en appui de cette combinaison de couches 12a, 12b sur la grille 13 d’une machine extractrice induisait une déformation notable de la couche externe 12a par plaquage sur les picots 14 de ladite grille, qui provoque une multitude de petites zones de rupture 16 par étirage dans la couche interne 12b, lesdites zones fragilisant suffisamment l’opercule 12 pour limiter la pression de distribution de la boisson et favoriser la friction de la boisson extraite au travers d’elles (voir figures 3b et 4).

De façon avantageuse, l’épaisseur de la couche externe 12a est supérieure à l’épaisseur de la couche interne 12b. Selon des exemples de réalisation, l’épaisseur de la couche externe 12a est comprise entre 60 et 100 miti, et l’épaisseur de la couche interne 12b est comprise entre 30 et 70 miti.

Selon des exemples de réalisation, une couche interne d’étanchéité 12b présente un taux de transmission d’oxygène d’au plus 5 cm ³ /m ² .jour.atm, et notamment inférieur à 1 cm ³ /m ² .jour.atm, selon la norme ASTM D3985, et une masse surfacique comprise entre 40 et 90 g/m ² .

En outre, la couche interne 12b peut présenter un taux de transmission de la vapeur d’eau qui est inférieur à 100 g/m ² .24h, mesuré selon la norme ASTM E96. Selon des exemples de réalisation, la couche externe 12a est poreuse en présentant une perméabilité à l’air qui est supérieure à 500 l/m ² .s, selon la norme ISO 9237. La masse surfacique de la couche externe 12a peut être comprise entre 10 et 40 g/m ² , celle de l’opercule 12 pouvant être comprise entre 100 et 120 g/m ² .

Selon une réalisation, au moins une, et notamment les deux, parmi la couche interne 12b et la couche externe 12a est réalisée à base de fibres cellulosiques, notamment en papier. En particulier, la couche interne 12b peut être à base de cellulose microfibrillée (MFC) et/ou la couche externe 12a peut être à base d’un papier de type filtre.

De façon avantageuse, la couche interne 12b peut être sous la forme d’une couche de papier formée avec de la cellulose microfibrillée de sorte à être hautement fibrillée, en pouvant être notamment translucide, de sorte à pouvoir être particulièrement barrière à l’oxygène.

La cellulose microfibrillée est constituée de microfibrilles de cellulose individualisées ou sous forme d'agrégats. Ces microfibrilles présentent généralement un diamètre de 2 à 20 nanomètres, et une longueur de l'ordre de quelques micromètres. Les agrégats de microfibrilles sont composés de plusieurs microfibrilles de cellulose agglomérées les unes aux autres.

La production de MFC est basée sur la libération des éléments constitutifs de la paroi secondaire des fibres lignocellulosiques par des moyens mécaniques couplés à des prétraitements, enzymatiques ou chimiques. Les fibres utilisées peuvent être des pâtes chimiques écrues ou blanchies, des pâtes mécaniques produites à partir de bois, des pâtes recyclées...

Par ailleurs, la couche interne 12b notamment à base de MFC peut avoir été traitée pour améliorer sa résistance à l’humidité, par exemple au moyen d’un revêtement barrière à l’humidité. Selon une réalisation, une laque barrière à la vapeur d’eau est appliquée sur la couche interne 12b pour lui conférer un taux de transmission de la vapeur d’eau qui est inférieur à 50 g/m ² .24h, notamment inférieur à 5 g/m ² .24h et plus particulièrement inférieur à 1 g/m ² .24h.

L’invention permet d’envisager un opercule 12 biodégradable et/ou compostable, notamment en combinaison avec une couche de scellage 12c à base d’acide polylactique (PLA) et/ou de cellulose et de colle. En variante, la couche de scellage 12c peut être à base de Polyhydroxyalcanoate (PHA) ou à base de polybutylène succinate (tel que le BioPBS).

Par ailleurs, afin de faciliter le traitement des déchets, la capsule 1 peut également être biodégradable et/ou compostable, notamment en présentant un corps réalisé à base d’un matériau compostable selon la norme EN 13432, comme par exemple décrit dans le document WO-2019/185637.

En particulier, les matériaux constituant la capsule 1 et l’opercule 12 peuvent être choisis pour permettre aussi bien un compostage industriel que domestique, et peuvent être biodégradables. De façon avantageuse, le corps de la capsule 1 est réalisé par injection d’une matière plastique à base d’acide polylactique (PLA) ou de Polyhydroxyalcanoate (PHA), dans la mesure où ces matériaux, en plus d’être compostables et compatibles avec les substances alimentaires, permettent de réaliser facilement par injection des capsules 1 à parois fines, et ne se déformant pas sous l’effet de la chaleur.

En relation avec une telle capsule 1 , on décrit ci-dessous quatre exemples de réalisation de l’opercule 12.

Exemple 1

- Couche externe 12a : papier filtre ; masse surfacique 20-23 g/m ² ; épaisseur 65-85 miti ; perméabilité à l’air supérieure à 950 l/m ² . s ;

- Couche interne 12b : papier MFC ; masse surfacique 60-65 g/m ² ; épaisseur 50-60 miti ; taux de transmission d’oxygène inférieur à 0,2 cm ³ /m ² .jour.atm ; taux de transmission de la vapeur d’eau 70-80 g/m ² .24h ;

- Couche de scellage 12c : PLA ; masse surfacique 15-25 g/m ² ; épaisseur 150-250 miti.

L’opercule 12 suivant cet exemple présente un poids de l’ordre de 112 g et peut être compostable industriellement.

Exemple 2

- Couche externe 12a : papier filtre ; masse surfacique 20-23 g/m ² ; épaisseur 65-85 miti ; perméabilité à l’air supérieure à 950 l/m ² . s ;

- Couche interne 12b : papier MFC ; masse surfacique 60-65 g/m ² ; épaisseur 50-60 miti ; taux de transmission d’oxygène inférieur à 0,2 cm ³ /m ² .jour.atm ; sur laquelle une laque barrière à la vapeur l’eau a été appliquée pour lui conférer un taux de transmission de la vapeur d’eau inferieur à 5 g/m ² .24h ;

- Couche de scellage 12c : PLA ; masse surfacique 15-25 g/m ² ; épaisseur 150-250 miti.

L’opercule 12 suivant cet exemple présente un poids de l’ordre de 112 g et peut être compostable industriellement.

Exemple 3

- Couche externe 12a : papier filtre ; masse surfacique 25-30 g/m ² ; épaisseur 80-100 miti ; perméabilité à l’air supérieure à 950 l/m ² . s ;

- Couche interne 12b : papier MFC ; masse surfacique 60-65 g/m ² ; épaisseur 50-60 miti ; taux de transmission d’oxygène inférieur à 0,2 cm ³ /m ² .jour.atm ; taux de transmission de la vapeur d’eau 70-80 g/m ² .24h ;

- Couche de scellage 12c : PLA ; masse surfacique 15-25 g/m ² ; épaisseur 150-250 miti. L’opercule 12 suivant cet exemple présente un poids de l’ordre de 116 g et peut être compostable industriellement.

Exemple 4 - Couche externe 12a : papier filtre ; masse surfacique 20-23 g/m ² ; épaisseur 65-85 miti ; perméabilité à l’air supérieur à 950 l/m ² .s ;

- Couche interne 12b : papier MFC ; masse surfacique 60-65 g/m ² ; épaisseur 50-60 miti ; taux de transmission d’oxygène inférieur à 0,2 cm ³ /m ² .jour.atm ; taux de transmission de la vapeur d’eau 70-80 g/m ² .24h ;

- Couche de scellage 12c : papier filtre ; masse surfacique 10-15 g/m ² ; épaisseur 40-50 miti.

L’opercule 12 suivant cet exemple présente un poids de l’ordre de 110 g et peut être compostable domestiquement.

Dans les exemples ci-dessus, la couche de scellage 12c peut être remplacée par une laque scellante appliquée sur la couche interne 12c de sorte à former un opercule 12 bicouche.